它把復(fù)雜的控制邏輯分解成有限個(gè)穩(wěn)定狀態(tài),在每個(gè)狀態(tài)上判斷事件,依據(jù)判斷進(jìn)入下一個(gè)狀態(tài),變連續(xù)處理為離散數(shù)字處理,符合計(jì)算機(jī)的工作特點(diǎn)。同時(shí),因?yàn)橛邢逘顟B(tài)機(jī)具有有限個(gè)狀態(tài),所以可以在實(shí)際的工程上實(shí)現(xiàn)。但這并不意味著其只能進(jìn)行有限次的處理,相反,有限狀態(tài)機(jī)是閉環(huán)系統(tǒng),有限無(wú)窮,可以用有限的狀態(tài),處理無(wú)窮的事務(wù)。
有限狀態(tài)機(jī)的思想為我們編寫(xiě)狀態(tài)較為復(fù)雜的程序提供了很方便的解決方案。例如通過(guò)代碼來(lái)反應(yīng)小車(chē)的運(yùn)動(dòng),首先小車(chē)啟動(dòng)是一個(gè)加速的狀態(tài),然后小車(chē)勻速運(yùn)動(dòng)一段距離是一個(gè)勻速的狀態(tài),最后小車(chē)停下來(lái)又是一個(gè)減速的狀態(tài)。這就可以將這三個(gè)狀態(tài)反應(yīng)到代碼上:
enum
{
WATING, //等待啟動(dòng)
STRAT, //啟動(dòng)
CONSTANT, //勻速
BRAKE, //剎車(chē)
}CarState = WATING; //初始狀態(tài)為啟動(dòng)
STATE_UPDATE()
{
switch(CarState)
{
case WATING:
if(收到啟動(dòng)指令)
{
CarState = START;
}
break;
case START:
velocity += delt_vel;
if(velocity == 勻速行駛的速度)
{
CarState = CONSTANT;
}
break;
case CONSTANT:
distance += delt_distance;
if(distance == 設(shè)定的勻速前進(jìn)距離)
{
CarState = BRAKE;
}
break;
case BRAKE:
velocity -= delt_vel;
if(velocity == 0)
{
CarState = WAITING;
}
}
}
上面的代碼就是通過(guò)switch——break結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了簡(jiǎn)單的狀態(tài)機(jī)。這種方式簡(jiǎn)單小巧,也較為原始,在實(shí)際工程的運(yùn)用中,狀態(tài)復(fù)雜難以維護(hù)。
因此維護(hù)一個(gè)二維狀態(tài)表,橫坐標(biāo)表示當(dāng)前狀態(tài),縱坐標(biāo)表示輸入,表中一個(gè)元素存儲(chǔ)下一個(gè)狀態(tài)和對(duì)應(yīng)的操作。這樣通過(guò)狀態(tài)表來(lái)引導(dǎo)狀態(tài)切換,維護(hù)時(shí)狀態(tài)間的轉(zhuǎn)換更為清晰。下面的例程就是通過(guò)建立了2*2的狀態(tài)表來(lái)實(shí)現(xiàn)不同狀態(tài)的切換。
char str[128] = " ./a.out 100 200 ";
int argc;
char * argv[16];
int i = 0;
void act_save(void)
{
argv[argc++] = str + i;
}
void act_end(void)
{
str[ i] = '\0';
}
void act_null(void)
{
}
int state_trans_table[2][2] =
{
{ 0, 1 },
{ 0, 1 }
};
void (*act_table[2][2])(void) =
{
{ act_null, act_save },
{ act_end, act_null }
};
int get_input_type(char c)
{
if (str[ i] == ' ')
return 0;
if (str[ i] != ' ')
return 1;
return 0;
}
void fsm(void)
{
int state = 0;
int input = 0;
while (str[ i])
{
/* get input char type 獲取目前所在狀態(tài)*/
input = get_input_type(str[ i]);
/* call action 執(zhí)行該狀態(tài)下的動(dòng)作*/
act_table[state][input]();
/* transfer to next state 判斷下個(gè)狀態(tài)*/
state = state_trans_table[state][input];
/* get next input */
i++;
}
return;
}
int main(void)
{
int i = 0;
fsm();
printf("argc = %d \n", argc);
for (i = 0; i < argc; i++)
printf("argv[%d] = %s \n", i, argv[ i]);
return 0;
}
在這個(gè)例程中還涉及到了基礎(chǔ)地函數(shù)指針的使用,這個(gè)函數(shù)指針時(shí)很靈活有趣的,調(diào)用它可以非常方便地實(shí)現(xiàn)不同功能地觸發(fā)。
這兩個(gè)例程介紹了有限狀態(tài)機(jī)的兩種簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)方法,隨著代碼復(fù)雜度的提高,狀態(tài)機(jī)思想一定會(huì)應(yīng)用到更多方面。
公 號(hào):知物電子
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